CN107863495A - 电极结构体、二次电池、电池包及车辆 - Google Patents

电极结构体、二次电池、电池包及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式涉及电极结构体、二次电池、电池包及车辆。本发明提供可实现优异的成品率的电极结构体、具备该电极结构体的二次电池、具备该二次电池的电池包及具备该该电池包的车辆。所述电极结构体包含集电体、活性物质层和隔膜层。活性物质层被覆集电体的至少一个面的一部分。隔膜层被覆活性物质层的表面，同时以跨过活性物质层的第1端面的方式被覆集电体的至少一个面，具有与集电体的至少一个面相接的第1端部。从活性物质层的第1端面到隔膜层的第1端部的距离a、与在从活性物质层的表面和活性物质层的第1端面相交的第1边到隔膜层的表面的距离中与集电体的上述面平行的方向的距离b的b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内。

Description

电极结构体、二次电池、电池包及车辆
技术领域
本发明的实施方式涉及电极结构体、二次电池、电池包及车辆。
背景技术
含有可嵌入脱嵌锂离子的正极及负极的非水电解质二次电池作为高能量密度电池已在电动汽车、电力蓄电及信息设备等众多领域中广泛普及。随之，来自市场的要求也进一步增加，一直在积极地进行研究。
为了在电动汽车用电源的用途中使用非水电解质二次电池，要求能量密度高、即每单位重量或单位体积的放电容量大。
其另一方面，每单位重量或单位体积的放电容量越大，安全性越成为问题，要求具有更优异的安全性的二次电池。作为解决此问题的一个答案是全固体二次电池。全固体二次电池照字面解释是以往的非水电解质二次电池、即代替有机系电解液而使用固体电解质的二次电池。因有机系电解液具有点火性，因此在积极地进行有关提高使用了有机系电解液时的安全性的技术开发。尽管如此，也难以确保充分的安全性。全固体二次电池因不使用有机系电解液，而没有点火的可能性。因此，全固体二次电池是安全性非常高的二次电池。
另外，根据全固体二次电池，由于不使用电解液，所以对于通过在集电体的表里形成正极和负极而得到的双极结构的电极，在其上通过涂布料浆层叠形成固体电解质层，可正好形成双极电池。在这样的双极电池中，在电池内部提高电压是容易的。
发明内容
本发明要解决的课题是，提供可实现优异的成品率的电极结构体、具备该电极结构体的二次电池、具备该二次电池的电池包及具备该电池包的车辆。
根据第1实施方式，提供一种电极结构体。该电极结构体包含集电体、活性物质层和隔膜层。活性物质层被覆集电体的至少一个面的一部分。隔膜层被覆活性物质层的表面，同时以跨过所述活性物质层的第1端面的方式被覆所述集电体的所述至少一个面，具有与所述集电体的所述至少一个面相接的第1端部。从活性物质层的第1端面到隔膜层的第1端部的距离a、与在从活性物质层的表面与活性物质层的第1端面相交的第1边到隔膜层的表面的距离中与集电体的上述面平行的方向的距离b的b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内。
根据第2实施方式，提供一种二次电池。该二次电池包含第1实施方式的电极结构体。
根据第3实施方式，提供一种电池包。该电池包包含第2实施方式的二次电池。
根据第4实施方式，提供一种车辆。该车辆具备第3实施方式的电池包。
根据上述构成，能够提供可实现优异的成品率的电极结构体、具备该电极结构体的二次电池、具备该二次电池的电池包及具备该电池包的车辆。
附图说明
图1是简略地表示第1实施方式的电极结构体的一个例子的俯视图。
图2是图1所示的电极结构体的沿着II-II线的剖视图。
图3是图2的A部的放大剖视图。
图4是表示图2的A部的变形例的放大剖视图。
图5是图2的B部的放大剖视图。
图6是表示图2的B部的变形例的放大剖视图。
图7是图1所示的电极结构体的沿着VII-VII线的剖视图。
图8是图7的C部的放大剖视图。
图9是表示图7的C部的变形例的放大剖视图。
图10是简略地表示第1实施方式的电极结构体的制造工序的一道工序的俯视图。
图11是简略地表示第1实施方式的电极结构体的制造工序的另一工序的俯视图。
图12是简略地表示第1实施方式的电极结构体的制造工序的送风工序的剖视图。
图13是简略地表示第1实施方式的电极结构体的制造工序的干燥工序的剖视图。
图14是简略地表示第1实施方式的电极结构体的制造工序的另一工序的俯视图。
图15是表示第2实施方式的二次电池的一个例子的剖视图。
图16是图15的A部的放大剖视图。
图17是表示第2实施方式的二次电池的另一例子的立体图。
图18是表示图17的二次电池包含的层叠型电极组的一个例子的剖视图。
图19是表示第2实施方式的二次电池包含的双极型电极组的一个例子的剖视图。
图20是表示第2实施方式的二次电池的另一例子的剖视图。
图21是表示第3实施方式的电池包的一个例子的分解立体图。
图22是表示图21的电池包的电路的框图。
图23是简略地表示第4实施方式的车辆的一个例子的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，对实施方式中共同的构成标注相同的符号，并省略重复的说明。此外，各图是为了帮助实施方式的说明及其理解的示意图，其形状或尺寸、比例等与实际的装置有不同的地方，但它们可以通过参考以下的说明和公知技术来适当地进行设计变更。
(第1实施方式)
根据第1实施方式，提供一种电极结构体。该电极结构体包含集电体、活性物质层和隔膜层。活性物质层被覆集电体的至少一个面的一部分。隔膜层被覆活性物质层的表面，同时以跨过活性物质层的第1端面的方式被覆集电体的至少一个面，并且具有与集电体的至少一个面相接的第1端部。从活性物质层的第1端面到隔膜层的第1端部的距离a、与在从活性物质层的表面和活性物质层的第1端面相交的第1边到隔膜层的表面的距离中与集电体的上述面平行的方向的距离b的b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内。
以往，对于在集电体的至少一个面上设置有活性物质层的电极，在进一步在该活性物质层上设置固体隔膜层时，例如通过涂布设置隔膜层。含有这些活性物质层及固体隔膜层的电极结构体例如可如下制造。首先，在集电体表面的一部分上设置活性物质层，以被覆该活性物质层的整面的方式，且以被覆比活性物质层大的范围的方式设置隔膜层。此时，集电体包含没有设置任何层的部分。然后，以包含具有上述活性物质层及隔膜层的部分以及没有设置这些层的部分的方式，用模具等切下该层叠体。如此制造电极结构体。
在为这样的制造方法时，用隔膜层被覆活性物质层的上表面，但活性物质层的侧面(端面)没有被隔膜层被覆。因此，如果通过多层层叠该电极结构体来构成二次电池，则因正极活性物质层和负极活性物质层接触而发生电短路的可能性高。
此外，在多层层叠电极结构体时，各电极结构体具有的集电极耳被捆成1束。此时，因集电体的集电极耳部分折弯，因此在折弯的部分应力集中。其结果是，多个集电极耳中即使一片被折断，则极耳折断的电极结构体也成为未电连接的状态。也就是说，如果有极耳折断的电极结构体，则电池容量与其数成正比例地下降。没有满足规定容量的二次电池不能作为成品出库。
如果发生以上说明的短路及极耳的断裂，则成品率下降。根据实施方式的电极结构体，可抑制短路及极耳的断裂，其结果是，可实现优异的成品率。以下，参照附图对该电极结构体进行说明。
图1是表示实施方式的电极结构体的一个例子的俯视图。图2是图1所示的电极结构体的沿着II-II线的剖视图。
其中，以下的说明中，X方向及Y方向是与集电体的主面平行且相互交叉的方向。X方向及Y方向相互正交。此外，Z方向为与X方向及Y方向垂直的方向。也就是说，Z方向是厚度方向。
电极结构体10包含集电体11、活性物质层12和隔膜层13。
图1及图2中，描绘了集电体11为沿X方向及Y方向延伸的箔的形态的情况。集电体11也可以是多孔体或筛网的形态。如图1所示的那样，集电体11例如具有在矩形的箔的4边中的1边上、其一部分向X方向突出的形状。集电体11的形状并不限于此。集电体11的至少一个面支持活性物质层12及隔膜层13。图1及图2中，作为一个例子，示出了集电体11的一面支持活性物质层12及隔膜层13的情况。也可以在集电体11的两面上设置活性物质层12及隔膜层13。
电极结构体10包含与集电体11的上述突出的部分对应的第1部分101、与残留的部分对应的第2部分102及第3部分103。第1部分101包含集电体11及隔膜层13。第2部分102包含集电体11、活性物质层12及隔膜层13。第3部分103包含集电体11及隔膜层13。第3部分103也可以如后述的那样包含集电体11。
活性物质层12部分地被覆集电体11的主面。将集电体11的主面中的与活性物质层12被覆的面对应部分作为第2部分102。
活性物质层12例如为薄片状的层。活性物质层12包含与集电体11相接的接触面120、和与该接触面120相对的表面121。活性物质层12进一步包含位于第1部分101和第2部分102的边界面上的第1端面122、和与该第1端面122相对的第2端面123。
隔膜层13被覆活性物质层12的表面121。隔膜层13也可以被覆活性物质层12的表面121的整面，也可以被覆该表面121的一部分。此外，隔膜层13被覆集电体11的主面中的第1部分101的面的一部分。换言之，隔膜层13作为一连续的层被覆活性物质层12的表面121和第1部分101所包含的集电体11的主面的一部分。这样，如果隔膜层13被覆活性物质层12的表面121，而且以跨过活性物质层12的第1端面122的方式被覆集电体11的主面，则活性物质层12的第1端面122不露出。因此，在多个层叠这样的电极结构体时，能够降低活性物质层与其它电极结构体所含有的活性物质层接触的可能性。也就是说，能够降低发生短路的可能性，能够实现优异的成品率。
此外，在此种情况下，活性物质层12的第1端面122其一部分也可以被隔膜层13被覆，其全部也可以被隔膜层13被覆。图2中作为一个例子，示出了隔膜层13被覆活性物质层12的第1端面122的整面的情况。在此种情况下，隔膜层13和活性物质层12的粘接性提高，隔膜层13不易剥离，因此是优选的。
隔膜层13在第1部分101中具有与集电体11接触的部分中最远离活性物质层12的位置即第1端部131。而且，隔膜层13的表面中的与集电体11及活性物质层12都不相接的表面130从第1部分101和第2部分102的边界面附近朝第1端部131倾斜。
参照图3及图4对隔膜层13的表面130倾斜详细地进行说明。图3是放大地表示图2的A部的剖视图。图4是表示图2的A部的变形例的剖视图。
图3中，a表示从活性物质层12的第1端面122到隔膜层13的第1端部131的距离。b表示在从活性物质层12的表面121与活性物质层12的第1端面122相交的第1边124到隔膜层13的表面130的距离中、与集电体11的主面平行的方向的距离。距离a为比距离b大的值。距离b与距离a的b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内。距离b与距离a的b/a比优选在0.001以上且0.1以下的范围内。
如果b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内，则例如在多个层叠电极结构体10、捆扎第1部分101即集电极耳时集电极耳不易断裂。这是因为，通过在电极结构体10的第1部分101中倾斜地设置隔膜层13，在集电极耳折弯时可使施加给集电体11的应力分散。假设，在第1部分101不设置隔膜层13时，如果集电极耳折弯，则其应力集中于活性物质层12及集电体11接触的接触面120和活性物质层12的第1端面122相交的边上。于是，因应力未分散而使集电极耳容易断裂。如果b/a比低于0.0001，则被覆第1部分101的集电体11的主面的隔膜层13扩展，因此隔膜层被覆在集电部上，有使电阻上升的可能性，因此是不优选的。如果b/a比超过0.5，则集电极耳的应力不易分散而容易断裂，因此是不优选的。
如上所述，集电体11也可以在其两面具有活性物质层12及隔膜层13。在集电体11的两面设有活性物质层12及隔膜层13时，无论使集电极耳向哪一方向折弯，都能抑制集电极耳的断裂。
在实施方式的隔膜层中，只要满足上述b/a比，则隔膜层13的表面130的倾斜的形状没有特别限定。例如，如图3所示的那样，也可以是从第2部分102侧朝第1部分101侧Z方向的厚度缓慢变化的形状，也可以如图4所示的那样为S形曲线这样的形状。
接着，参照图5对图2所示的电极结构体10的第3部分103进行说明。图5是放大地表示图2的B部的剖视图。
第3部分103也可以包含集电体11，也可以不包含。图5中描绘了第3部分103包含集电体11的情况。在此种情况下，集电体11在与第3部分对应的位置支持隔膜层13的一部分。优选隔膜层13作为一连续的层被覆活性物质层12的表面121和集电体11的主面中的与第3部分103对应的面。这样，如果隔膜层13被覆活性物质层12的表面121，而且以跨过活性物质层12的第2端面123的方式被覆集电体11的主面，则活性物质层12的第2端面123不露出，因此是优选的。在将这样的电极结构体多个层叠时，可降低活性物质层与其它电极结构体所包含的活性物质层接触的可能性。也就是说，可降低发生短路的可能性，可实现优异的成品率。
此外，在此种情况下，也可以用隔膜层13被覆活性物质层12的第2端面123的一部分，也可以用隔膜层13被覆其全部。图2及图5中作为一个例子，示出了隔膜层13被覆活性物质层12的第2端面122的整面的情况。在此种情况下，隔膜层13和活性物质层12的粘接性提高，隔膜层13不易剥离，因此是优选的。
隔膜层13在第3部分中具有与集电体11接触的部分中最远离活性物质层12的位置即第2端部132。隔膜层13的表面130也可以从第2部分102和第3部分103的边界面附近朝隔膜层13的第2端部132倾斜，也可以不倾斜。以下对该倾斜进行详述。
图5中，c是在从活性物质层12及集电体11的接触面120和活性物质层12的第2端面123相交的第2边125到隔膜层13的表面130的距离中与集电体11的主面平行的方向的距离。d是在从活性物质层12的表面121和活性物质层12的第2端面123相交的第3边126到隔膜层13的表面130的距离中与集电体11的主面平行的方向的距离。距离c也可以是与距离d相同的值，也可以是距离c大于距离d的值。距离d与距离c的d/c比例如为0.6以上且1以下。如果d/c比在0.6以上且1以下的范围内，则除了隔膜层13和活性物质层12的第2端面123的粘结性提高以外，隔膜层13和集电体11的主面或端面110的粘结性也提高，因此具有绝缘可靠性提高的效果。距离d与距离c的d/c比优选在0.7以上且0.9以下的范围内。
图5中作为一个例子，示出了在第3部分103中隔膜层13的表面130没有倾斜的情况、即距离c和距离d相等的情况。
图6是表示电极结构体10的第3部分103的变形例的图。
图6所示的电极结构体10中，第3部分不包含集电体11，在该第3部分只存在隔膜层13。在该电极结构体10中，隔膜层13被覆活性物质层12的表面121，而且以跨过活性物质层12的第2端面123的方式被覆集电体11的端面110。由于即使在此种情况下活性物质层12的第2端面123也不露出，所以是优选的。隔膜层13也可以被覆集电体11的端面110的整面，也可以被覆集电体11的端面110的一部分。
图6所示的电极结构体10除了具有上述的结构以外，还具有与图5所示的电极结构体10同样的结构。
在第3部分103的结构具有图5所示的结构时，与第3部分103的结构具有图6所示的结构时相比，能够更加抑制短路。
电极结构体10也可以不具有第3部分103。也就是说，电极结构体10也可以只包含第1部分101及第2部分102。在电极结构体10没有第3部分103时，活性物质层12的第2端面123露出。如果活性物质层包含露出部，则在层叠电极结构体时发生短路的可能性高，因此优选电极结构体10包含第3部分103。
上述的距离a～d例如可采用扫描型电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope：SEM)如下进行测定。
首先，从电池中取出电极结构体，使用环氧树脂等树脂使整体坚固。接着，在用旋转刀刃将要观察的部位切下后进行研磨。然后，采用SEM观察该部位，利用SEM的测长功能进行测定。
此时，距离a以达到最短的长度的方式测定。例如，在图1所示的电极结构体10的情况下，上述说明中，在沿II-II线的截面的位置确定距离a，但在该截面的位置沿Y方向移动时，距离a也变化。所以，在对某一电极结构体测定距离a时，选择距离a最短这样的截面的位置，测定该截面的位置中的距离a。然后，在该截面的位置分别测定距离b～距离d。
参照图2～图6说明过的剖视图示出了图1所示的电极结构体10的沿着X方向的截面中的包含作为集电极耳的第1部分101的部分的截面。接着，参照图7～图9，对图1所示的电极结构体10的沿着X方向的截面中的不包含第1部分101的截面的位置中的剖视图进行说明。
图7示出了图1所示的电极结构体10的沿VII-VII线的剖视图。
图7中描绘了电极结构体10在该截面的位置不包含第1部分101、而包含第2部分102及第3部分103的情况。
图7所示的电极结构体10的截面除了不包含第1部分101以外，具有与图1～图6中说明过的同样的结构。也就是说，在图7所示的截面的位置，电极结构体10的第2部分102及第3部分103具有与图1～图6中说明过的同样的结构。
图8是放大地表示图7的C部的剖视图。由于图7所示的电极结构体10的截面不包含第1部分，所以活性物质层12的第1端面122如图8所示的那样露出。
但是，如果活性物质层12的第1端面122露出，则如上所述在层叠多个电极结构体10时，活性物质层因与其它电极结构体的活性物质层接触而使发生短路的可能性增大。因此，优选利用隔膜层13被覆该活性物质层12的第1端面122。图9中示出了用隔膜层13被覆活性物质层12的第1端面122的例子。
图9是放大地表示图7的C部的变形例的剖视图。图9中描绘了在图1的VII-VII线中的截面的位置中、隔膜层13被覆活性物质层12的第1端面122的情况。在此种情况下，集电体11包含从活性物质层12的第1端面122向X方向突出的部分111。
隔膜层13被覆集电体11的主面中的上述部分111的面的至少一部分。换言之，隔膜层13作为一连续的层被覆活性物质层12的表面121和集电体11的主面中的上述部分111的面的至少一部分。这样，如果隔膜层13被覆活性物质层12的表面121，同时以跨过活性物质层12的第1端面122的方式被覆集电体11的主面，则活性物质层12的第1端面122不露出。因此，在层叠多个这样的电极结构体时，能够降低活性物质层与其它电极结构体含有的活性物质层接触的可能性。也就是说，能够降低发生短路的可能性，可实现优异的成品率。
此外，在此种情况下，活性物质层12的第1端面122的一部分可以被隔膜层13被覆，也可以用隔膜层13被覆其全部。图9中作为一个例子，示出了隔膜层13被覆活性物质层12的第1端面122的整面的情况。在此种情况下，隔膜层13和活性物质层12的粘接性提高，隔膜层13不易剥离，因此是优选的。
隔膜层13在集电体11的上述部分111中与集电体11的主面接触。隔膜层13的表面130也可以从第2部分102朝集电体11的主面倾斜，也可以不倾斜。
图1所示的电极结构体10优选即使在Y方向的两端部也不露出活性物质层12。在此种情况下，可进一步降低层叠多个电极结构体时发生短路的可能性。
接着，对实施方式的电极结构体包含的集电体、活性物质层及隔膜层的材料、尺寸等进行说明。
集电体例如为铝箔或铝合金箔等金属箔。铝箔及铝合金箔的厚度优选为20μm以下，更优选为15μm以下。由此，可保证电极的强度，同时进行轻质化。铝箔的纯度优选为99质量％以上。作为铝合金，优选含有Mg、Zn、Si等元素的合金。另一方面，在含有Fe、Cu、Ni、Cr等过渡金属时，其含量优选为1质量％以下。
活性物质层例如具有5μm～100μm的厚度。
在使用电极结构体作为负极时，活性物质层例如可形成以下的构成。
作为负极活性物质，例如可使用相对于锂金属在0.4V以上的电位下产生锂离子的嵌入的化合物。通过使用这样的化合物，能够抑制金属锂在电极表面析出。因此，在以大电流进行充放电时，能够防止发生内部短路。这样的化合物的例子包括金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物及合金。作为负极活性物质，例如可使用在3V(相对于Li/Li+)以下的电位发生锂离子的嵌入的化合物，优选使用在2V(相对于Li/Li+)以下的电位发生锂离子的嵌入的化合物。
作为金属氧化物的例子，可列举出锂钛氧化物、钛氧化物、铌氧化物、铌钛氧化物、钠铌钛氧化物、硅氧化物等。
作为锂钛氧化物，例如可使用尖晶石结构的Li4+xTi5O12(－1≤x≤3)、斜方锰矿结构的Li2+xTi3O7(0≤x≤1)、Li1+xTi2O4(0≤x≤1)、Li1.1+xTi1.8O4(0≤x≤1)、Li1.07+xTi1.86O4(0≤x≤1)、LixTiO2(0≤x≤1)、LixM11-yM2yTi6-zM3zO14+δ(M1为选自Sr、Ba、Ca及Mg中的至少1种，M2为选自Cs、K及Na中的至少1种，M3为选自Al、Fe、Zr、Sn、V、Nb、Ta及Mo中的至少1种，2≤x≤6、0＜y＜1、0＜z≤6、－0.5≤δ≤0.5)、Li2+wNa2-xM1yTi6-zM2zO14+δ(M2为选自Cs及K中的至少1种，M2为选自Zr、Sn、V、Nb、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及Al中的至少1种，0≤w≤4、0＜x＜2、0＜y＜2、0＜z≤6、δ为－0.5≤δ≤0.5)等。这些锂钛氧化物在锂嵌入脱嵌时的体积变化小，因此是优选的。
作为钛氧化物，例如可列举出锐钛矿结构TiO2、单斜晶系TiO2(B)等。
作为铌氧化物，例如可列举出Nb2O5。
作为铌钛氧化物，例如可列举出用LiaTiMbNb2±βO7±σ(0≤a≤5、0≤b≤0.3、0≤β≤0.3、0≤σ≤0.3，M为选自Fe、V、Mo及Ta中的至少1种元素)表示的铌钛氧化物。具体而言，可列举出锂嵌入脱嵌电位高于1.0V(相对于Li/Li+)的Nb2TiO7等。
作为钠铌钛氧化物，例如可列举出用通式Li2+vNa2-wM1xTi6-y-z NbyM2zO14+δ(0≤v≤4、0＜w＜2、0≤x＜2、0＜y＜6、0≤z＜3、－0.5≤δ≤0.5，M1含有选自Cs、K、Sr、Ba及Ca中的至少1种，M2含有选自Zr、Sn、V、Ta、Mo、W、Fe、Co、Mn及Al中的至少1种)表示的斜方晶型含Na铌钛复合氧化物。
作为硅氧化物，例如可列举出SiO、Si-SiO复合物等。
作为金属硫化物，例如可列举出TiS2、FeS、FeS2、NiS、MoS2等。
作为合金，可使用锂合金及硅合金等。优选锂合金含有选自Si、Al、Zn、Sn及In中的至少1种金属元素。作为具体例，可列举出Li-Al、Li-Bi-Cd、Li-Sn-Cd等。作为硅合金，例如可列举出Si-Sn、Si-Li等。
这些负极活性物质可以使用1种，也可以混合使用2种以上。
负极活性物质例如以粒子的形态含有在负极中。负极活性物质粒子可是单独的一次粒子、一次粒子的凝聚体及二次粒子、或者是单独的一次粒子和二次粒子的混合物。粒子的形状没有特别的限定，例如可形成球状、椭圆形状、扁平形状、纤维状等。
为提高集电性能且抑制活性物质和集电体的接触电阻，可根据需要配合导电剂。导电剂的例子包括乙炔黑、科琴黑、石墨及焦炭等碳质物。导电剂可以使用1种，也可以混合使用2种以上。
粘结剂具有使活性物质、导电剂及集电体粘结的作用。作为粘结剂，例如可使用选自聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、纤维素系材料、例如羧甲基纤维素钠(CMC)、氟系橡胶、丁苯橡胶、丙烯酸树脂或其共聚物、聚丙烯酸及聚丙烯腈中的至少1种，但并不限于这些。粘结剂可以使用1种，也可以混合使用2种以上。
通过使用这样的粘结剂，可提高集电体和活性物质层的粘接性。由此，可提高电极的强度。
电极中所含的丙烯酸系聚合物的总质量相对于活性物质的总质量优选为0.01质量％以上且10质量％以下的范围。通过含量为0.01质量％以上，可提高集电体和活性物质层的粘接性。在含量为10质量％以下时，不易伤害电极的导电性。
负极活性物质层中的负极活性物质、导电剂及粘结剂的配合比优选为负极活性物质：82重量％以上且97重量％以下、负极导电剂：2重量％以上且18重量％以下、粘结剂：1重量％以上且16重量％以下的范围。如果导电剂低于2重量％，则有负极活性物质层的集电性能下降，电池的大电流性能下降的顾虑。此外，如果粘结剂低于1重量％，则有负极活性物质层和负极集电体的粘结性下降，循环性能下降的顾虑。另一方面，从高容量化的观点出发，导电剂及粘结剂分别优选为10重量％以下、5重量％以下。
负极活性物质层的密度优选在2.0g/cm3～3.0g/cm3的范围内。
在使用电极结构体作为正极时，活性物质层可形成例如以下的构成。
作为正极活性物质，可使用能嵌入脱嵌锂的物质。正极可以含有1种正极活性物质，也可以含有2种以上的正极活性物质。正极活性物质的例子包括锂锰复合氧化物、锂镍复合氧化物、锂钴铝复合氧化物、锂镍钴锰复合氧化物、尖晶石型锂锰镍复合氧化物、锂锰钴复合氧化物、锂铁氧化物、锂氟化硫酸铁、橄榄石晶体结构的磷酸化合物(例如LixFePO4(0＜x≤1)、LixMnPO4(0＜x≤1))等。橄榄石晶体结构的磷酸化合物的热稳定性优异。
以下记载可得到高的正极电位的正极活性物质的例子。例如可列举出尖晶石结构的LixMn2O4(0＜x≤1)、LixMnO2(0＜x≤1)等锂锰复合氧化物、例如LixNi1-yAlyO2(0＜x≤1、0＜y＜1)等锂镍铝复合氧化物、例如LixCoO2(0＜x≤1)等锂钴复合氧化物、例如LixNi1-y- zCoyMnzO2(0＜x≤1、0＜y＜1、0≤z＜1)等锂镍钴复合氧化物、例如LixMnyCo1-yO2(0＜x≤1、0＜y＜1)等锂锰钴复合氧化物、例如LixMn2-yNiyO4(0＜x≤1、0＜y＜2)等尖晶石型锂锰镍复合氧化物、例如LixFePO4(0＜x≤1)、LixFe1-yMnyPO4(0＜x≤1、0≤y≤1)、LixCoPO4(0＜x≤1)等具有橄榄石结构的锂磷氧化物、氟化硫酸铁(例如LixFeSO4F(0＜x≤1))。这些正极活性物质可以使用1种，也可以混合使用2种以上。
正极活性物质例如以粒子的形态含有在正极中。正极活性物质粒子可以是单独的一次粒子、一次粒子的凝聚体即二次粒子、或者是单独的一次粒子和二次粒子的混合物。粒子的形状没有特别的限定，例如可形成球状、椭圆形状、扁平形状、纤维状等。
为提高集电性能且抑制活性物质和集电体的接触电阻，可根据需要配合导电剂。导电剂的例子包括乙炔黑、科琴黑、石墨及焦炭等碳质物。导电剂可以使用1种，也可以混合使用2种以上。
作为粘结剂，例如可列举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、羧甲基纤维素(CMC)、聚酰亚胺(PI)、聚丙烯亚胺(PAI)等。粘结剂可以使用1种，也可以混合使用2种以上。
正极活性物质层中的正极活性物质、导电剂及粘结剂的配合比优选为正极活性物质：80重量％以上且95重量％以下、导电剂：3重量％以上且18重量％以下、粘结剂：2重量％以上且17重量％以下的范围。如果导电剂的配合比为3重量％以上，则能使正极的导电性良好；如果为18重量％以下，则可降低导电剂表面上的电解质的分解。如果粘结剂的配合比为2重量％以上，则可得到充分的电极强度；如果为17重量％以下，则可减小电极的绝缘部。
正极活性物质层的密度优选在2.5g/cm3～4.0g/cm3的范围内。
隔膜层例如具有1μm～30μm的厚度。
隔膜层例如含有无机材料、固体电解质及粘结剂。
作为无机材料，可使用绝缘体及电介质材料等。例如，可列举出氧化钛、氢氧化钛、钛酸钡、氧化铝、氧化铁、氧化硅、氢氧化铝、三水铝矿、赤铁矿、黄铁矿、氧化镁、硅石、氧化锆、氢氧化镁、二氧化硅、钛酸钡、四硼酸锂、钽酸锂、云母、氮化硅、氮化铝及沸石等。作为无机材料，可以只使用1种化合物，也可以使用2种以上的化合物的混合物。
固体电解质例如可使用具有Li离子导电性的无机固体粒子等固体电解质。作为该固体电解质，可以只使用1种，也可以组合使用2种以上。具有Li离子导电性的无机固体粒子不仅具有Li离子导电性高、耐还原性、而且具有电化学窗宽的优点，所以优选使用石榴石型结构的无机固体粒子。作为石榴石型结构的无机固体粒子，可列举出La5+xAxLa3-xM2O12(A为Ca、Sr及Ba中的至少1种，M为Nb及Ta中的至少1种)、Li3M2-xL2O12(M为Ta及Nb中的至少1种，L包含Zr)、Li7-3xAlxLa3Zr3O12、Li7La3Zr2O12。优选x为0～0.5的范围。
其中，Li6.25Al0.25La3Zr3O12及Li7La3Zr2O12由于Li离子导电性(离子传导性)高、电化学上稳定，从而放电性能和循环寿命性能优异，因此是优选的。另外，具有这些组成的无机固体粒子如后述的那样在作为非水电解液的电解质使用时，具有即使微粒化也对有机溶剂在化学上稳定的优点。
粘结剂(粘合剂)例如为选自羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、醋酸纤维素、氨盐纤维素、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVdF)、氟系橡胶及丁苯橡胶、聚丙烯酸化合物、聚酰胺酰亚胺及酰亚胺化合物中的至少1种。
通过使用这样的粘结剂，可提高活性物质层与隔膜层的粘接性。由此，可提高电极的强度。
在隔膜层中使用固体电解质时，也可以不使用液状的非水电解质。但是，为了进一步提高离子传导性，也可以使用含有电解质和有机溶剂的液状的非水电解质、或使用将液状非水电解质与高分子材料复合化而得到的凝胶状非水电解质。液状非水电解质和/或凝胶状非水电解质例如可浸渗在隔膜层中。在隔膜层中使用固体电解质时，可形成自放电小的双极电池。
液状的非水电解质优选为将电解质以0.5摩尔/L以上且2.5摩尔/L以下的浓度溶解于有机溶剂中而成的电解质。
电解质的例子包括高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)及双三氟甲磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)等锂盐及它们的混合物。电解质优选即使在高电位也难氧化，最优选LiPF6。
有机溶剂的例子包括碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚乙烯酯等环状碳酸酯，碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)等链状碳酸酯，四氢呋喃(THF)、二甲基四氢呋喃(2MeTHF)、二氧杂环戊烷(DOX)等环状醚，二甲氧基乙烷(DME)、二乙氧基乙烷(DEE)等链状醚，γ-丁内酯(GBL)、乙腈(AN)及环丁砜(SL)。这些有机溶剂可以单独使用，也可以以混合溶剂使用。
高分子材料的例子包括聚偏氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)及聚环氧乙烷(PEO)。
或者，作为非水电解质，也可以使用含有Li离子的常温熔盐(离子性熔体)。
常温熔盐(离子性熔体)指的是由有机物阳离子和阴离子的组合形成的有机盐中可在常温(15～25℃)下以液体存在的化合物。常温熔盐包括单体下以液体存在的常温熔盐、与电解质混合成为液体的常温熔盐、通过溶解于有机溶剂中而成为液体的常温熔盐。通常，非水电解质电池中所用的常温熔盐的熔点为25℃以下。此外，有机物阳离子通常具有季铵骨架。
实施方式的电极结构体例如可按以下制造。
实施方式的电极结构体的制造方法包含以下工序：
在集电体的至少一个面上涂布第1料浆的第1涂布工序；
通过使所述第1料浆干燥形成活性物质层的第1干燥工序；
以被覆所述活性物质层的至少一部分的方式涂布第2料浆的第2涂布工序；
通过使所述第2料浆干燥形成隔膜层的第2干燥工序；
以包含所述隔膜层作为一连续的层被覆所述集电体及所述活性物质层的部分的方式，将所述集电体、所述活性物质层及所述隔膜层裁断的裁断工序；
对包含所述集电体、所述活性物质层及所述隔膜层的层叠体以单体或多片层叠的方式进行加压的工序。
此外，该制造方法在所述第2涂布工序与所述第2干燥工序之间，进一步包含向所述第2料浆吹风、以被覆所述集电体的所述面的方式铺展的送风工序。
以下，参照图10～图14对实施方式的电极结构体的制造方法进行说明。
图10中示出了在集电体11上刚涂布第1料浆S1后的层叠体100的俯视图的一个例子。
集电体11例如可通过将卷成卷状的状态的箔从未图示的集电体供给装置引出来供给。图10中，将集电体11的传送方向T的端部的图示省略。
在从集电体供给装置供给的集电体11上涂布含有活性物质层的材料的第1料浆S1。第1料浆S1的涂布例如可通过模涂方式进行。第1料浆的涂布也可以通过逗点涂布方式及逆转辊涂布方式等进行。
沿着集电体11的传送方向T涂布第1料浆S1。以在集电体11的主面上设置第1料浆涂布部S1和料浆未涂布部11的方式涂布第1料浆S1。
将涂布了第1料浆S1的层叠体100传送至未图示的干燥炉中，供于用于使第1料浆S1干燥的第1干燥工序。通过使第1料浆S1干燥，形成活性物质层12。
图11示出了在活性物质层12上刚涂布第2料浆S2后的层叠体100的一个例子。在形成于集电体11的主面上的活性物质层12上涂布含有隔膜层的材料的第2料浆S2。第2料浆S2的涂布例如可通过凹版胶印方式进行。第2料浆的涂布也可以通过凹版胶印胶版方式及吻涂方式等进行。
沿着集电体11的传送方向T涂布第2料浆S2。第2料浆S2的涂布宽度例如与通过前面的工序而形成的活性物质层12的宽度方向W的尺寸大致相同。如图11所示的那样，以设置第2料浆涂布部S2和料浆未涂布部11的方式涂布第2料浆S2。再者，宽度方向W为与传送方向T正交的方向。
将涂布有第2料浆S2的层叠体100再次传送至干燥炉中。例如，在干燥炉中对层叠体100进行送风工序。送风工序也可以不在干燥炉中进行。参照图12对送风工序进行说明。图12是简略地表示送风工序中的层叠体100的一个例子的剖视图。图12示出了涂布在活性物质层12上的第2料浆S2沿面内方向铺展的样子。
送风喷嘴90例如设在干燥炉内。送风喷嘴90设在料浆S2的表面的上部。送风喷嘴90配置在可朝含活性物质层12的第1边124及第3边126送风的位置上。送风喷嘴90可适当变更风量、送风时间、送风角度、送风范围及与料浆S2的距离等。涂布在活性物质层12上的第2料浆S2通过从送风喷嘴90朝第1边124及第3边126送来的风，在集电体11的主面上可主要沿送风方向铺展。其结果是，第2料浆S2被覆活性物质层12的第1端面122及第2端面123。这样，使第2料浆S2沿面内方向铺展的结果是，第2料浆S2可作为一连续的层被覆活性物质层12的表面和集电体11的主面的一部分。
如上所述，送风喷嘴90的风量、送风时间、送风角度、送风范围及与料浆S2的距离等可适当变更。因此，通过调节它们能够将第2料浆S2调节到所期望的形状。
在经过调节第2料浆S2的形状的送风工序后，将层叠体100供于第2干燥工序。第2干燥工序例如在与进行送风工序的干燥炉相同的炉内进行。图13是简略地表示第2干燥工序中的层叠体100的一个例子的剖视图。
通过从设在干燥炉内的温风喷嘴箱91吹出的温风对层叠体100进行干燥。通过第2干燥工序，以沿面内方向铺展的状态使第2料浆S2干燥，形成作为一连续的层被覆了集电体11和活性物质层12的隔膜层13。
再者，在前面的制造方法的说明中，对在集电体11的一面上形成活性物质层12及隔膜层13的情况进行了说明，但也可以将它们形成在集电体11的两面上。在将它们形成在集电体11的两面上时，例如可在一面上形成活性物质层12及隔膜层13后，在另一个面上形成活性物质层12及隔膜层13。或者，也可以在集电体11的两面上形成活性物质层12后，再在两面上形成隔膜层13。
图14是表示经过第2干燥工序后的层叠体100的一个例子的图示。隔膜层13以料浆状态经过送风工序后被覆活性物质层12的表面，同时进一步被覆集电体11的主面的一部分。接着，将该层叠体100供于裁断工序。
在裁断工序中，将层叠体100例如在图14所示的裁断位置P裁断。该裁断以裁断后的层叠体100包含作为一连续的层被覆集电体11及活性物质层12的隔膜层13的方式进行。该裁断例如可使用模具及分切机等来进行。
在图14所示的裁断位置P将层叠体100裁断后，通过以单体对该层叠体100加压，得到图1所示的电极结构体10。也可以以多片层叠的方式对裁断后的层叠体进行加压。
第1实施方式的电极结构体包含集电体、活性物质层和隔膜层，活性物质层被覆集电体的至少一个面的一部分，隔膜层被覆活性物质层的表面，而且以跨过活性物质层的第1端面的方式被覆集电体的至少一个面，具有与集电体的至少一个面相接的第1端部，从活性物质层的第1端面到隔膜层的第1端部的距离a、与在从活性物质层的表面和活性物质层的第1端面相交的第1边到隔膜层的表面的距离中与集电体的上述面平行的方向的距离b的b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内。因此，能够抑制短路及集电极耳的断裂。其结果是，在使用该电极结构体形成二次电池时，可实现优异的成品率。
(第2实施方式)
根据第2实施方式，提供一种二次电池。该二次电池包含第1实施方式的电极结构体。该二次电池例如包含作为负极的电极结构体和正极。二次电池也可以进一步具备外包装材料、正极端子及负极端子。在将电极结构体作为负极或正极使用时，可使用第1实施方式中所述的集电体及活性物质。
(外包装材料)
作为外包装材料，例如可使用层压薄膜或金属制容器。
外包装材料的形状可列举出扁平型(薄型)、方型、圆筒型、硬币型、纽扣型、薄片型及层叠型等。外包装材料也可以具有与电池尺寸一致的尺寸。外包装材料例如具有搭载在便携式电子设备等中的小型电池、搭载在二轮至四轮的汽车等车辆中的大型电池所使用的尺寸。
层压薄膜可使用在树脂薄膜间夹着金属层的多层薄膜。层压薄膜的厚度优选为0.2mm以下。金属层为了轻质化优选铝箔或铝合金箔。树脂薄膜例如可使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、尼龙、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等高分子材料。层压薄膜可通过热熔融粘合进行密封来成型成外包装材料的形状。
金属制容器的厚度优选为0.5mm以下，更优选为0.2mm以下。
金属制容器例如可由铝或铝合金等形成。铝合金优选含有镁、锌、硅等元素。在合金中含有铁、铜、镍、铬等过渡金属时，其含量优选为100ppm以下。由此，可飞跃性地提高高温环境下的长期可靠性、散热性。
(正极端子)
正极端子例如可由相对于锂的电位在3V～4.5V(相对于Li/Li+)的范围内具备电稳定性和导电性的材料形成。具体而言，可列举出含有Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等元素的铝合金、铝。为降低接触电阻，优选与正极集电体同样的材料。
(负极端子)
负极端子例如可由相对于锂的电位在0.4V～3V(相对于Li/Li+)的范围内具备电稳定性和导电性的材料形成。具体而言，可列举出含有Mg、Ti、Zn、Mn、Fe、Cu、Si等元素的铝合金、铝。为降低接触电阻，优选与负极集电体同样的材料。
接着，参照附图对本实施方式的二次电池的几个例子进行说明。
首先，参照图15及图16对本实施方式的二次电池的一个例子即扁平型二次电池进行说明。
图15是表示本实施方式的扁平型二次电池的一个例子的截面示意图。图16是图15的A部的放大剖视图。
图15及图16所示的二次电池50具备扁平状的卷绕电极组1。
扁平状的卷绕电极组1如图16所示的那样具备作为电极结构体的负极3及正极5。这样的扁平状的卷绕电极组1可通过将层叠负极3及正极5而形成的层叠物如图16所示的那样以负极3在外侧的方式卷绕成漩涡状，并进行加压成型来形成。
负极3包含负极集电体3a、负极活性物质层3b和负极隔膜层3c。这里，将负极活性物质层3b及负极隔膜层3c按此顺序形成在负极集电体3a的两面上。正极5包含正极集电体5a及正极活性物质层5b。在正极集电体5a的两面上形成有正极活性物质层5b。
如图15及图16所示的那样，在卷绕电极组1的外周端附近，负极端子6与最外层的负极3的负极集电体3a连接，正极端子7与内侧的正极5的正极集电体5a连接。
卷绕型电极组1被收纳在由两片树脂层间夹着金属层的层压薄膜形成的袋状容器2内。
负极端子6及正极端子7从袋状容器2的开口部伸出到外部。例如液状非水电解质收纳在袋状容器2内。可从袋状容器2的开口部注入液状非水电解质。
通过将袋状容器2的开口部以夹着负极端子6及正极端子7的方式热密封，使卷绕电极组1及液状非水电解质完全密封。
接着，参照图17及图18对本实施方式的二次电池的层叠型二次电池的例子进行说明。
图17是示意性地表示本实施方式的二次电池的另一个例子的立体图。图18是表示图17的二次电池含有的层叠型电极组1的示意图。
图17及图18所示的二次电池50具备层叠型电极组1。层叠型电极组1被收纳在由两片树脂薄膜间夹着金属层的层压薄膜形成的外包装材料12内。如图18所示的那样，层叠型电极组1具有交替地层叠正极10a和负极10b而成的结构。这里，正极10a存在多片，分别具备正极集电体和担载在正极集电体的两面上的正极活性物质层。作为电极结构体的负极10b存在多片。负极10b分别具备负极集电体、负极活性物质层及负极隔膜层。负极活性物质层及负极隔膜层按此顺序担载在负极集电体的两面上。
在将多个正极10a的集电极耳通过超声波焊接焊成1束后，由夹持部件23a保持。此外，在将多个负极10a的集电极耳通过超声波焊接焊成1束后，由夹持部件23b保持。正极端子21及负极端子22分别与夹持部件23a及23b电连接。带状的负极端子22的前端从外包装材料12引出到外部。此外，带状的正极端子21的前端位于负极端子22的相反侧，从外包装材料12的边引出到外部。
本实施方式的二次电池作为另一方式，也可以包含图19所示的具有双极性结构的电极体210。
电极体210按以下构成。电极体210包含在集电体14的一个面上形成了正极活性物质层5b，在另一个面上形成了负极活性物质层3b的第1层叠体。电极体210包含在第1层叠体的两面上进一步形成有隔膜层13的第2层叠体。形成在第2层叠体的两面上的隔膜层13都是b/a比满足0.0001以上且0.5以下的隔膜层。
电极体210交替地层叠有多个第1层叠体及多个第2层叠体。其结果是，能以串联的方式连接多个第1层叠体及多个第2层叠体。它们的层叠数可根据电池的形状及尺寸的设计适当变更。
在位于电极体210的两端的层叠体中，例如如图19的上部及下部所示的那样，只在集电体14的一面上层叠有活性物质层(及隔膜层)。
根据具有双极性结构的电极体210，通过分别使正极活性物质层5b、隔膜层13及负极活性物质层3b密合能够形成为薄型。因此，通过将它们多个层叠，可得到紧凑且高容量的、寿命性能、热稳定性及电化学上的稳定性优异的二次电池。
图20是简略地表示双极型二次电池的一个例子的截面示意图。图20所示的二次电池50包含参照图19说明的电极体210。电极体210被收纳在由两片树脂薄膜间夹着金属层的层压薄膜形成的外包装材料15内。然后，在位于图20上部的顶端的集电体14上设有与其电连接的正极端子21。此外，位于图20下部的顶端的集电体14上设有与其电连接的负极端子22。图20中虽未图示但上述正极端子21及负极端子22从外包装材料15引出到外部。
第2实施方式的二次电池包含第1实施方式的电极结构体。因此，能够抑制短路及集电极耳的断裂，能够实现优异的成品率。
(第3实施方式)
根据第3实施方式，提供一种电池包。该电池包具备第2实施方式的二次电池、用于控制二次电池的充放电的电路部。
本实施方式的电池包可以具备1个二次电池，也可以具备多个二次电池。电池包可包含的多个二次电池能够以串联、并联或组合串联及并联的方式电连接。多个二次电池通过电连接还可构成组电池。电池包也可以包含多个组电池。
电池包可进一步具备保护电路。保护电路控制二次电池的充放电。或者，将电池包作为电源使用的装置(例如电子设备、汽车等)中包含的电路也能作为电池包的保护电路使用。
此外，电池包可进一步具备通电用的外部端子。通电用的外部端子用于将来自二次电池的电流输出到外部、和/或用于向二次电池输入电流。换言之，在将电池包作为电源使用时，可将电流通过通电用的外部端子供给外部。此外，在对电池包充电时，将充电电流(包含汽车等的动力的再生能量)通过通电用的外部端子供给电池包。
电路部也可以在将电池包搭载在汽车等车辆或电子设备中前，与二次电池连接。或者，也可以将汽车等车辆具备的电路部与电池包具备的二次电池连接。实施方式的电池包还包含任一方式。
接着，参照附图对本实施方式的电池包的一个例子进行说明。
图21是表示本实施方式的电池包的一个例子的分解立体图。图22是表示图21所示的电池包的电路的框图。
图21所示的电池包20包含多个参照图15～图20说明的二次电池50。
多个二次电池50按照向外部延伸出的负极端子22及正极端子21在相同方向上一致的方式层叠，用粘接胶带24捆紧，从而构成组电池25。这些二次电池50如图22所示的那样相互以串联的方式电连接。
印制电路布线基板26与多个二次电池50的负极端子22及正极端子21延伸出的侧面相对地配置。在印制电路布线基板26上搭载有图22所示的热敏电阻27、保护电路28及向外部设备通电用的端子29。另外，在与组电池25相对的印制电路布线基板26的面上，为了避免与组电池25的布线发生不必要的连接而安装有绝缘板(未图示)。
正极侧引线30与位于组电池25的最下层的二次电池50的正极端子21连接，其前端插入至印制电路布线基板26的正极侧连接器31中而进行电连接。负极侧引线32与位于组电池25的最上层的二次电池50的负极端子22连接，其前端插入至印制电路布线基板26的负极侧连接器33中而进行电连接。这些连接器31及33通过形成在印制电路布线基板26上的布线34及35而与保护电路28连接。
热敏电阻27检测各二次电池50的温度，并将其检测信号发送至保护电路28。保护电路28在规定条件下可以将保护电路28与向外部设备通电用的端子29之间的正极侧布线36a及负极侧布线36b切断。规定条件的一个例子为从热敏电阻27接收到二次电池50的温度达到规定温度以上的信号时。此外，规定条件的另一例子为检测到二次电池50的过充电、过放电、过电流等时。该过充电等的检测对各个二次电池50或组电池25进行。当检测各个二次电池50时，可以检测电池电压，也可以检测正极电位或负极电位。在后者的情况下，要在各个二次电池50中插入作为参比电极使用的锂电极。图21及图22的电池包20中，在二次电池50上分别连接用于电压检测的布线37，检测信号通过这些布线37被发送至保护电路28。
在组电池25的四个侧面中的除了正极端子21及负极端子22所突出的侧面以外的三个侧面上都分别配置有由橡胶或树脂形成的保护片材38。
组电池25与各保护片材38及印制电路布线基板26一起被收纳于收纳容器39内。也就是说，在收纳容器39的长边方向的两个内侧面和短边方向的内侧面的一侧配置上述保护片材38。在收纳容器39的短边方向的内侧面的另一侧配置印制电路布线基板26。组电池25位于被保护片材38及印制电路布线基板26所围成的空间内。盖40安装于收纳容器39的上表面。
另外，对于组电池25的固定，也可以使用热收缩带来代替粘接胶带24。此时，在组电池25的两侧面配置保护片材，在用热收缩带绕圈后，使热收缩带热收缩而将组电池捆扎。
图21所示的电池包20具备多个二次电池50，但电池包20也可以具备1个二次电池50。
此外，电池包的实施方式可根据用途适当变更。本实施方式的电池包适合用于取出大电流时要求寿命特性优异的用途。具体而言，例如，可用作数码相机的电源，或用作二轮至四轮的混合动力电动汽车、二轮至四轮的电动汽车及助力自行车等车辆的车载用电池、固定用电池及铁路用车辆用的电池。尤其适合用作车载用电池。
在搭载本实施方式的电池包的汽车等车辆中，电池包回收例如车辆的动力的再生能量。
第3实施方式的电池包具备第2实施方式的二次电池。因此，可抑制短路及集电极耳的断裂，在制作二次电池时可实现优异的成品率。
(第4实施方式)
根据第4实施方式，提供一种车辆。该车辆具备第3实施方式的电池包。
车辆的例子包括二轮至四轮的混合动力电动汽车、二轮至四轮的电动汽车以及助力自行车及电车。
图23中示出了具备第3实施方式的电池包的车辆的一个例子。
图23所示的汽车41将电池包42搭载在车体前方的发动机室内。汽车中的电池包的搭载位置并不限于发动机室内。例如，电池包也可以搭载在汽车的车体后方或座位下。
[实施例]
以下对实施例进行说明，但实施方式并不限于以下所述的实施例。
(实施例1)
＜电极结构体的制作＞
如下制作作为负极的电极结构体。
首先，作为负极活性物质，准备平均粒径为5μm的Nb2TiO7。作为负极活性物质层的材料，使用该负极活性物质、作为导电材的乙炔黑粉末及石墨粉末、和作为粘结剂的羧甲基纤维素铵盐粉末及丁苯橡胶。此外，使这些负极材料的配合比以重量比为93∶1.5∶3.5∶1∶1。将负极材料按以下的顺序混合。首先，将羧甲基纤维素铵盐溶解于纯水中，将乙炔黑分散在其中，接着分散石墨，向其中分散Nb2TiO7，最后混合丁苯橡胶。将如此得到的料浆涂布在厚度为15μm、平均晶体粒径为30μm的作为集电体的铝箔的两面上。用干燥炉对涂布的料浆进行干燥，在铝箔的两面上形成负极活性物质层。
接着，在形成于两面上的负极活性物质层的上表面，按以下形成由无机材料、固体电解质及粘合剂构成的隔膜层。作为无机材料使用氧化钛，作为固体电解质的材料使用一次粒子尺寸(平均粒径)为1μm的Li7La3Zr2O12粒子，作为粘合剂使用乙酸纤维素及聚偏氟乙烯。使隔膜层中的这些材料的配合比以重量比计为49∶49∶1∶1。将这些材料按以下顺序混合。首先，将乙酸纤维素溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，使氧化钛和Li7La3Zr2O12粒子分散，最后混合聚偏氟乙烯。将由此得到的料浆以凹版胶印方式涂布在负极活性物质层上。涂布了料浆后，将该层叠体送入干燥炉中。然后，对涂布在负极活性物质层上的料浆使用Parkercopulation公司制造的送风喷嘴(便携式热风机PHS9型)、朝着负极活性物质层包含的对置的2边，以使料浆沿被覆集电体的主面的方向铺展的方式吹送温风。由此，使涂布在负极活性物质层上的料浆铺展，利用该料浆被覆集电体的料浆未涂布部。如此通过使料浆沿面内方向铺展，形成料浆作为一连续的层被覆负极活性物质层的表面和集电体的面的一部分的状态。接着，在所述干燥炉内使该层叠体充分干燥，在集电体的两面上形成隔膜层。然后，使用模具将层叠体裁断成适当的形状。
通过对干燥后得到的层叠体加压，制作作为负极的电极结构体。这里，以使电极结构体整体的密度达到2.6g/cm3间的方式调整加压压力。
为了观察集电极耳部分的隔膜层的倾斜状态，用第1实施方式中说明的方法对制作的电极结构体进行采用SEM的测定。其结果是，距离a为10000μm，距离b为1μm。因此，b/a比为0.0001。
对该电极结构体的集电极耳的相反侧的端部也用SEM进行了观察，结果发现该端部的结构为上述图6的结构。此外，该端部中的距离c为10μm，距离d为7μm。因此，d/c比为0.7。
＜层压单电池的制作＞
以下按说明方法制作层压单电池。
首先，如下制作作为上述电极结构体的对电极的正极。
作为正极活性物质粒子，准备平均粒径Da为4μm的锂镍钴锰复合氧化物(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2：NCM)的粉末(D10＝2μm、D50＝4μm(＝Da)、D90＝10μm、粒径范围：0.5μm～50μm)。作为正极活性物质层的材料，使用该正极活性物质、作为导电剂的石墨粉末(平均粒径为6μm)、和作为粘结材料的聚偏氟乙烯(PVdF)。
将上述准备的材料以NCM∶石墨∶PVdF＝100∶5∶3的质量比按以下顺序混合。首先，将PVdF溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中，在其中加入石墨并使其分散，得到分散体。接着，在该分散体中混合分散NCM的粉末，得到混合物。然后，作为溶剂使用NMP将固体成分浓度调整到60％，得到正极材料的料浆。
将如此得到的料浆按15μm的厚度涂布在平均晶体粒径为30μm的作为正极集电体的铝箔的两面的表面上。
接着，通过使涂膜干燥而得到层叠体。然后，对该层叠体加压得到正极。正极集电体包含未担载正极活性物质层的正极极耳。正极活性物质层的密度为3.0g/cm3。
以作为集电极耳的除集电部以外的尺寸达到10cm×5cm的大小并残留集电部的方式，分别对制作的作为负极的电极结构体及作为对电极的正极进行裁切。将它们各10片合计20片重叠。此时，将负极及正极各自的集电部以相互方向相反的方式重叠。将多个负极集电部及多个正极集电部分别集中，通过超声波熔敷将其熔敷在外部端子上。将该电极组收纳在层压杯中，作为开口部残留1处，将周围热熔敷。将该层压单电池在100℃干燥24小时。
接着，按以下准备电解液。
在手套箱内将碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯按1∶2的体积比混合，在混合形成的溶剂中溶解1mol/L的六氟磷酸锂(LiPF6)，制备电解液。
将该电解液向层压单电池中注入25mL，使电解液浸渗在电极组中。然后，通过热熔融粘合将层压单电池的开口部密封，制作具有图18所示的结构的实施例1的非水电解质二次电池。
＜成品率的评价＞
按与以上所述相同的方法将实施例1的非水电解质二次电池制作100个。对制作的100个电池分别进行电阻测定，将电阻值为1MΩ以上的作为合格品，将电阻值低于1MΩ作为不合格品，计算成品率。
其结果是，实施例1的非水电解质电池的成品率为81。以上的结果整理于下表1中。再者，表1中还记载了后述的实施例2～20及比较例1～9的结果。
(实施例2～16及比较例1～5)
除了如表1所示的那样变更b/a比、d/c比及集电极耳部分的相反侧的端部的结构以外，用与实施例1中说明的同样的方法制作非水电解质电池。此外，对这些非水电解质电池进行了成品率评价。
再者，表1中的“相反侧的结构”的列表示在作为负极制作的电极结构体中，集电极耳部分的相反侧的端部的结构形成实施方式中说明的附图中的哪个附图的方式。
此外，表1中，“无送风”表示在制作电极结构体时，因没有进行对涂布在活性物质层上的料浆进行送风工序，因此隔膜层没有被覆活性物质层的端面。比较例1～5的电极结构体没有对集电极耳部分的相反侧的端部进行送风工序。因此，在这些电极结构体的集电极耳部分的相反侧的端部中，活性物质层的端面没有被隔膜层被覆。表1中，“未被覆”表示在集电极耳部分的相反侧的端部中，活性物质层的端面没有被隔膜层被覆。
各例子的有关电极结构体的b/a比可通过如下表2所示的那样变更送风喷嘴的风量(L/min)、吹风时间(秒)及送风喷嘴与料浆的距离(cm)来调整。此外，各例子的有关电极结构体的d/c比可通过如下表3所示的那样变更送风喷嘴的风量(L/min)、吹风时间(秒)及送风喷嘴与料浆的距离(cm)来调整。表2及表3中，“时间”的列表示使用送风喷嘴吹风的时间。“距离”的列表示送风喷嘴与料浆的距离。
(实施例17)
如下制作双极型电池。
按照实施例1中所述的方法，在集电体的一面上形成负极活性物质层。接着，作为电解质材料，准备平均粒径Da为0.7μm的LLZ(Li7La3Zr2O12)的粉末、作为粘结材料的PVdF(聚偏氟乙烯)粉末。
将上述准备的材料以LLZ∶PVdF＝100∶2的质量比、按以下的顺序混合。首先，将PVdF粉末溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮中，在该分散液中分散LLZ，得到电解质材料的料浆。将得到的料浆涂布在先前形成的负极活性物质层上，将该层叠体送入干燥炉中。然后，对涂布在负极活性物质层上的料浆使用Parkercopulation公司制造的送风喷嘴(便携式热风机PHS9型)，朝着负极活性物质层包含的对置的2边、以使料浆沿被覆集电体的主面的方向铺展的方式吹喷温风。由此，使涂布在负极活性物质层上的料浆铺展，利用该料浆被覆集电体的料浆未涂布部。如此通过使料浆沿面内方向铺展，形成料浆作为一连续的层被覆负极活性物质层的表面和集电体的面的一部分的状态。接着，在所述干燥炉内使该层叠体充分干燥，在集电体的一面上形成负极活性物质层及隔膜层。
接着，使用实施例1中所述正极活性物质层的材料，在集电体的另一个面上形成正极活性物质层。在该正极活性物质层上也形成与形成于负极活性物质层上的隔膜层同样的隔膜层。如此，制作将负极活性物质层及隔膜层按此顺序形成在集电体的一个面上、并将正极活性物质层及隔膜层按此顺序形成在另一个面上的电极结构体。
为了观察集电极耳部分的隔膜层的倾斜状态，对制作的电极结构体用第1实施方式中说明的方法采用SEM进行测定。其结果是，距离a为10000μm，距离b为1μm。因此，b/a比为0.0001。
对该电极结构体的集电极耳的相反侧的端部也采用SEM进行了观察，结果发现该端部的结构为上述图6的结构。此外，该端部中的距离c为10μm，距离d为7μm。因此，d/c比为0.7。
此外，除了不形成隔膜层以外，用与上述电极结构体同样的方法制作电极单元。也就是说，该电极单元在集电体的一个表面上形成负极活性物质层，在另一方的表面上形成正极活性物质层。
将这些电极结构体及电极单元分别交替地各重叠10片，制作图19所示的电极体。将该电极体收纳在由两片树脂薄膜间夹着金属层的层压薄膜形成的外包装材料内，制作双极型电池。
＜成品率的评价＞
按与以上所述同样的方法，将实施例17的双极型电池制作100个。对制作的100个电池分别进行电阻测定，将电阻值为1MΩ以上的作为合格品，将电阻值低于1MΩ作为不合格品，计算成品率。
其结果是，实施例17的双极型电池的成品率为98。以上的结果整理于下表1中。
(实施例18～20及比较例6～9)
除了如表1所示的那样变更b/a比、d/c比及与集电极耳部分的相反侧的端部的结构以外，用与实施例17中说明的同样的方法制作双极型电池。此外，对这些双极型电池进行了成品率评价。
表1
电池的种类 b/a比 d/c比 相反侧的结构 成品率
实施例1 非水电解质二次电池 0.0001 0.7 图6 81
实施例2 非水电解质二次电池 0.0005 0.7 图6 84
实施例3 非水电解质二次电池 0.001 0.7 图6 88
实施例4 非水电解质二次电池 0.005 0.7 图6 89
实施例5 非水电解质二次电池 0.01 0.7 图6 90
实施例6 非水电解质二次电池 0.05 0.7 图6 89
实施例7 非水电解质二次电池 0.1 0.7 图6 88
实施例8 非水电解质二次电池 0.5 0.7 图6 80
实施例9 非水电解质二次电池 0.0001 0.7 图5 94
实施例10 非水电解质二次电池 0.0005 0.7 图5 96
实施例11 非水电解质二次电池 0.001 0.7 图5 97
实施例12 非水电解质二次电池 0.005 0.7 图5 98
实施例13 非水电解质二次电池 0.01 0.7 图5 99
实施例14 非水电解质二次电池 0.05 0.7 图5 100
实施例15 非水电解质二次电池 0.1 0.7 图5 99
实施例16 非水电解质二次电池 0.5 0.7 图5 93
实施例17 双极型二次电池 0.0001 0.7 图6 98
实施例18 双极型二次电池 0.01 0.7 图6 100
实施例19 双极型二次电池 0.1 0.7 图6 99
实施例20 双极型二次电池 0.5 0.7 图6 96
比较例1 非水电解质二次电池 无送风 无送风 未被覆 16
比较例2 非水电解质二次电池 0.55 无送风 未被覆 70
比较例3 非水电解质二次电池 0.6 无送风 未被覆 67
比较例4 非水电解质二次电池 0.7 无送风 未被覆 63
比较例5 非水电解质二次电池 0.9 无送风 未被覆 56
比较例6 双极型二次电池 无送风 无送风 未被覆 12
比较例7 双极型二次电池 0.55 无送风 未被覆 68
比较例8 双极型二次电池 0.7 无送风 未被覆 59
比较例9 双极型二次电池 0.9 无送风 未被覆 49
表2
表3
根据表1可知：与电池的种类无关，如果b/a比为0.0001以上且0.5以下，则与因没有进行送风工序而没有被覆活性物质层的端面时相比，实现了显著优异的成品率。此外可知：如果b/a比为0.001以上且0.1以下，则实现了更优异的成品率，即可抑制由短路造成的电阻上升和集电体的断裂。
此外可知：如果电极结构体的集电极耳部分的相反侧的端部的结构为图5所示的结构，则与为图6所示的结构时相比，实现了更优异的成品率。
完全没有进行送风工序的比较例1及比较例6的电池因没有完全被覆活性物质层的端面，因而成品率显著地低。
根据以上所述的至少1个实施方式，由于电极结构体包含集电体、活性物质层及隔膜层，活性物质层被覆集电体的至少一个面的一部分，隔膜层被覆活性物质层的表面，而且以跨过活性物质层的第1端面的方式被覆集电体的至少一个面，具有与集电体的至少一个面相接的第1端部，从活性物质层的第1端面到隔膜层的第1端部的距离a、与在从活性物质层的表面和活性物质层的第1端面相交的第1边到隔膜层的表面的距离中与集电体的至少一个面平行的方向的距离b的b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内，所以能够抑制短路及集电体的断裂，能够实现优异的成品率。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而示出的，其并不是为了限定发明的范围。这些实施方式能够以其它各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和其变形包含于发明的范围、主旨中，同时包含于权利要求书所记载的发明和其等同的范围内。

Claims (12)

1.一种电极结构体，其是包含集电体、活性物质层和隔膜层的电极结构体，其中，
所述活性物质层被覆所述集电体的至少一个面的一部分，所述隔膜层被覆所述活性物质层的表面，同时以跨过所述活性物质层的第1端面的方式被覆所述集电体的所述至少一个面，具有与所述集电体的所述至少一个面相接的第1端部；
从所述活性物质层的所述第1端面到所述隔膜层的第1端部的距离a、与在从所述活性物质层的所述表面和所述活性物质层的所述第1端面相交的第1边到所述隔膜层的表面的距离中与所述集电体的所述至少一个面平行的方向的距离b的b/a比在0.0001以上且0.5以下的范围内。
2.根据权利要求1所述的电极结构体，其中，所述b/a比在0.001以上且0.1以下的范围内。
3.根据权利要求1所述的电极结构体，其中，所述隔膜层被覆所述活性物质层的所述第1端面的整面。
4.根据权利要求1所述的电极结构体，其中，
所述活性物质层具有与所述第1端面相对的第2端面；
所述隔膜层以跨过所述活性物质层的所述第2端面的方式进一步被覆所述集电体的所述至少一个面；
在从所述集电体的所述至少一个面和所述活性物质层的所述第2端面相交的第2边到所述隔膜层的表面的距离中与所述集电体的所述至少一个面平行的方向的距离c、与在从所述活性物质层的所述表面和所述活性物质层的所述第2端面相交的第3边到所述隔膜层的表面的距离中与所述集电体的所述至少一个面平行的方向的距离d的d/c比在0.6以上且1以下的范围内。
5.根据权利要求4所述的电极结构体，其中，所述d/c比在0.7以上且0.9以下的范围内。
6.根据权利要求4所述的电极结构体，其中，所述隔膜层被覆所述活性物质层的所述第2端面的整面。
7.一种二次电池，其包含：
正极；
含有权利要求1～6中任1项所述的电极结构体的负极；和
电解质。
8.一种电池包，其具备权利要求7所述的二次电池。
9.根据权利要求8所述的电池包，其进一步具备通电用的外部端子和保护电路。
10.根据权利要求8所述的电池包，其中，具备多个所述二次电池，所述多个二次电池以串联、并联或组合串联及并联的方式电连接。
11.一种车辆，其具备权利要求8所述的电池包。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述电池包回收所述车辆的动力的再生能量。
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